그린에너지 종류 1탄 - 태양광, 태양열, 바이오에너지

그린에너지 종류 1탄

1) 태양광 에너지

태양광 발전은 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식이다. 태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 있다. 

2) 태양열에너지

태양열에너지는 태양에너지선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용 분야로 태양열의 흡수·저장·열변환등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술을 말한다. 태양열 이용시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성 되어 있다. 

태양열에너지는 무공해, 무제한의 청정에너지원이며 기존의 화석에너지에 비하여 지역적 편중이 적다. 또한 적은 예산으로도 유지보수가 가능하며 이용성이 높다는 장점이 있다. 단점으로는 밀도가 낮고 간헐적인 것, 유가의 변동에 따른 영향이 크다는 점, 초기 설치비용이 많이 드는 것, 봄, 여름은 일사량 조건이 좋으나 겨울에는 불리하다는 것이 단점으로 꼽히고 있다

3) 바이오에너지

바이오에너지란 태양에너지를 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체 (바이오매스)의 에너지를 바이오에너지라고 한다. 바이오에너지 생산기술이란 동 생물 유기체를 각종 가스, 액체 혹은 고형연료로 변환하거나 이를 연소하여 열,증기 혹은 전기를 생산하는데 응용되는 화학, 생물, 연소공학 등을 일컫는다. 

바이오매스에 대하여 자세히 살펴보면, 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체,균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체를 일컫는다. 따라서 바이오매스자원은 곡물, 감자류를 포함한 전분질계의 자원과 초본, 임목과 볏짚, 왕겨와 같은 농수산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원과 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원은 물론 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 단백질계의 자원까지를 포함하는 다양한 성상을 지닌다. 이들 자원에서 파생되는 종이, 음식 찌꺼기등의 유기성폐기물도 포함한다. 

4) 풍력에너지

풍력발전은 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 시스템으로서 인류는 오래 전부터 바람을 기계적 에너지로 변환하여 양수와 제분 등의 용도로 활용하여 왔다. 이후 바람을 전기에너지로 변환시키는 풍력 발전기가 등장하게 되었고 이러한 풍력은 신-재생에너지의 대표적인 에너지원으로서 에너지원을 무한정 이용할 수 있을 뿐만 아니라 이산화탄소나 방사선 폐기물과 같은 환경오염줄질을 배출하지 않는 그린에너지로 주목받고 있다. 풍력은 신-재생에너지 중 가장 경쟁력 있는 에너지원이며, 이미 Grid Parity에 근접하여 향슈 신-재생에너지 시장을 견인할 것으로 전망된다.

5) 수력에너지

수력발전은 하천 또는 호수 등에서 물이 갖는 유동에너지를 수차를 이용하여 기계에너지로 변환하고 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 발전방식으로 낙차와 유량에 의해 발전설비용량이 결정된다. 이때의 발전기 출력은 낙차와 유량의 곱에 비례하므로 사용수량은 지점별로 다르지만, 그 양이 연간 강수량에 비례하므로 수차에 낙차가 크게 작용할 수 있도록 댐을 막기도 하고, 수로 변경 등을 통해 발전방식과 수력발전소 용량을 결정한다. 

6) 연료전지

연료전지란 연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지를 말한다. 일종의 발전장치(發電裝置)라고 할 수 있으며 산화 ·환원반응을 이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같지만, 닫힌 계내(系內)에서 전지반응(電池反應)을 하는 화학전지와 달라서 반응물이 외부에서 연속적으로 공급 되어, 반응생성물이 연속적으로 계외(系外)로 제거된다. 

가장 전형적인 것에 수소-산소 연료전지가 있다. 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료(化石燃料)를 사용하는 기체연료와, 메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것 등 여러 가지의 연료전지가 나왔으며 이 중에서, 작동온도가 300 ℃ 정도 이하의 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 한다. 또, 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온 형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대 의 연료전지라고 한다.

7) 석탄가스의 액화

석탄 액화․가스화는 신에너지로서 재생가능에너지와 구분된다. 신에너지는 기존 화석연료를 신기술을 통해서 효율적이면서 환경에 적합하도록 변환된 에너지를 말한다. ʻ신에너지 및 재생에너지 개발․이용․보급 촉진법ʼ상 신에너지는 ʻ기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소․산소 등의 화학 반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지ʼ로 정의된다. 

재생가능에너지법이 별도로 운용되지 않고, 신에너지도 다양하게 포함시킨 배경에는 국내 에너지원자립도를 조금이라도 높이려는 의도가 깔려있다. 석탄가스화 ․액화기술은 저급연료(석탄, 폐기물, 바이오매스 및 중질잔사유 등)를 산소 및 스팀에 의해 가스화한 후 생산된 합성가스(일산화탄소와 수소가 주성분)를 정제하여 전기, 화학원료, 액체연료 및 수소 등의 고급에너지로 전환시키는 복합기술로서 가스화기술, 합성가스 정제기술, 합성가스 전환기술로 구분된다. 

석탄가스화 ․액화기술을 이용하면 원유로부터 추출하는 대부분의 화학물질을 C1 합성을 통하여 제조가 가능하고, 기후변화협약, 환경규제, 자원의 제약에 대응할 수 있는 석유나 천연가스의 고갈에 대비한 에너지원의 안정적인 확보 차원에서 저비용, 저공해, 고효율화의 기술이다.

2020/08/09 - [교육] - 미래를 밝히는 그린에너지 개념 정리

배용열. "초등학교 교육과정에 나타나는 에너지 및 그린에너지 교육내용 분석에 관한 연구." 국내석사학위논문 대구교육대학교 교육대학원